Funcionamiento del microondas: principio de funcionamiento del microondas y del magnetrón

El horno microondas, comúnmente conocido como microondas, es un electrodoméstico de cocina muy práctico que simplifica enormemente la vida cotidiana. Con este práctico aparato a su disposición, ya no tendrá que pasar largos periodos de tiempo en la cocina esperando a que se caliente la comida. El horno microondas, también conocido como microondas, está diseñado para cocinar o recalentar rápidamente alimentos, así como para descongelar artículos congelados. A diferencia de un horno tradicional, que calienta los alimentos principalmente desde la superficie, un microondas distribuye uniformemente el calor por todo el volumen del plato.

Las microondas, que pueden penetrar profundamente en casi cualquier tipo de alimento, son capaces de reducir significativamente el tiempo necesario para el calentamiento. En este artículo, analizaremos los principios de funcionamiento y el diseño de este electrodoméstico de cocina esencial.

El principio de funcionamiento del horno microondas

Para abordar esta cuestión, necesitará cierta información preliminar. La mayoría de los alimentos suelen contener los siguientes componentes: sales, grasas, azúcar y agua. Para que las microondas funcionen eficazmente y calienten los alimentos, es necesaria la presencia de moléculas dipolares en los productos.

Estas moléculas tienen una carga eléctrica positiva en un lado y negativa en el otro. Aunque hay cantidades suficientes de estas moléculas en alimentos como las grasas y el azúcar, la principal molécula dipolar es el agua.

Las verduras, la carne, la fruta y el pescado contienen un número significativo de moléculas dipolares, que pueden llegar a ser millones. En ausencia de campo eléctrico, estas moléculas se disponen de forma aleatoria.

Las microondas de los hornos microondas tienen una frecuencia de 2450 MHz. Cuando hay un campo electromagnético, se alinean en direcciones opuestas: el "más" apunta en una dirección, mientras que el "menos" puntos en el otro. Cuando el campo cambia de polaridad, las moléculas giran 180 grados.

En los hornos microondas, las microondas funcionan a una frecuencia de 2.450 MHz. Un hercio equivale a una oscilación por segundo, y un megahercio a un millón de vibraciones. La polaridad cambia dos veces en cada periodo de onda.

Cuando se exponen a la radiación de microondas, las moléculas de los alimentos empiezan a girar con más frecuencia, rozándose entre sí. Esta fricción libera calor, que es el responsable de calentar el alimento.

El proceso de calentamiento en microondas puede compararse con el calentamiento de las palmas de las manos al frotarlas. Las microondas sólo afectan a la capa superficial del alimento y no penetran a más de 1-3 cm de profundidad.

Sin embargo, el calor se extiende aún más si se consideran los principios de la conducción del calor. Por lo tanto, se recomienda utilizar una potencia media para calentar un trozo grande de carne en el microondas. Aunque llevará más tiempo, este método dará como resultado un mejor calentamiento general, ya que el calor es capaz de penetrar más profundamente en la carne desde las capas exteriores.

Esta misma técnica se aplica también a las sopas. Sacarlas periódicamente del horno y removerlas ayuda a que el calor se distribuya uniformemente y penetre en el interior de la sopa.

Los nuevos modelos de microondas pueden ofrecer una "Radiación Dual" que utiliza dos fuentes separadas de radiación. Esta división permite un calentamiento más uniforme de los alimentos y aumenta la eficacia global del horno microondas.

Esquema de un horno microondas

Una representación ejemplar proporcionará un esquema del horno microondas Samsung RE290D. El diagrama esquemático ayudará a comprender el funcionamiento de los hornos de cualquier fabricante. Pueden variar, salvo ciertas alteraciones. La representación visual del circuito es accesible en la fotografía adjunta.

El contacto de masa del enchufe está conectado al cuerpo en la parte izquierda, mientras que la conexión desde el punto medio del filtro de desacoplamiento del condensador ayuda a reducir las interferencias de la radiación de alta frecuencia.

Situado en el área de entrada de la fuente de alimentación hay un fusible de tipo suave llamado FU1. Para comprobar su estado, puede utilizar métodos eléctricos como la comprobación del circuito con un multímetro ajustado en modo ohmímetro.

También hay un segundo fusible que sirve para proteger el microondas de un funcionamiento de emergencia, especialmente si los microinterruptores de la puerta están defectuosos.

Para que el magnetrón, la fuente de radiación, comience a funcionar, los contactos de fallo de la puerta deben estar abiertos, mientras que todos los demás contactos deben estar cerrados. Si alguno de estos contactos se desconecta, se corta la tensión de alimentación al transformador de alto voltaje.

Horno microondas Samsung RE290D

La conexión entre el temporizador y los motores del ventilador de refrigeración se realiza mediante el contacto del relé de seguridad. Si se funde el fusible del monitor, se produce el fallo del bobinado del relé.

El temporizador alberga el interruptor responsable de la selección de la potencia. Tras los algoritmos, el interruptor elimina la tensión de los circuitos del magnetrón.

La resistencia R1 se utiliza para reducir temporalmente la corriente de entrada del transformador. Para ello, es necesario que el contacto del relé de irrupción funcione correctamente.

El contacto del relé de irrupción tiene la función de limitar el impulso causado por la descarga del condensador, que puede acumular carga antes de encenderse. Esto asegura un arranque suave del horno microondas.

Para aquellos familiarizados con él, el circuito de potencia de este horno Samsung es sencillo. Las principales variaciones en los hornos microondas provienen de sus unidades electrónicas, que tienen diferentes diseños y funcionalidades.

Diseño del horno microondas

En el horno microondas hay numerosos componentes esenciales, por lo que conviene familiarizarse con sus funciones. La configuración interna comprende una cavidad metálica encargada de calentar los alimentos, junto con una puerta que protege contra las fugas de radiación.

Para garantizar un calentamiento uniforme de los alimentos, la cavidad está equipada con una plataforma giratoria que funciona con un motor. Sin embargo, también hay otros elementos críticos presentes.

Unidad de control

Unidad de control del microondas

Las opciones del panel de control del microondas incluyen:

• controles mecánicos
• controles electrónicos

La unidad de control se encarga de mantener los niveles de potencia preestablecidos y apaga automáticamente el aparato transcurrido un tiempo predeterminado.

Dentro de la unidad de control electrónico, hay un microordenador que tiene una amplia gama de capacidades. Esto permite utilizarlos para otros fines durante la fabricación de hornos. Por ejemplo, puede programarse para que muestre la hora o reproduzca melodías breves para señalar el final del ciclo de cocción.

La unidad de control es el componente de las microondas con el que el usuario interactúa directamente. Incluye botones, interruptores mecánicos y reguladores que se utilizan para ajustar los parámetros de funcionamiento. Estos mandos permiten al usuario ajustar la potencia, seleccionar el modo y elegir programas específicos.

Cada vez es más frecuente el uso de paneles táctiles como unidades de control. Funcionan de forma similar a los botones mecánicos tradicionales, pero ofrecen un mayor nivel de fiabilidad. Además, estos sistemas avanzados permiten programar la potencia y la duración de la radiación.

Unidad de generación de radiación de microondas

Este es el "núcleo del horno microondas. El componente se asemeja a un tubo de vacío, similar a los que se encuentran en los antiguos televisores de tubo de rayos catódicos.

Su función principal es producir una onda electromagnética intensa a alta frecuencia. Cuando los electrones atraviesan un campo magnético, se genera una onda cuya longitud varía.

La unidad de generación consta de múltiples fuentes de microondas. Para permitir que las ondas entren en la zona de cocción del horno, hay guías de ondas dentro del horno. Estas guías de ondas están situadas detrás de una placa de mica, oculta tras una de las paredes laterales.

Sistemas de protección primarios y secundarios

Los sensores de control se encargan de supervisar el correcto funcionamiento de los componentes electrónicos y de hardware esenciales, asegurándose de que no se encuentren en estado de emergencia. Su función principal es favorecer el funcionamiento sin problemas del horno microondas, a la vez que sirven de protección contra fallos de funcionamiento potencialmente peligrosos.

El sensor de control

Para garantizar la seguridad de las personas frente a la exposición a las microondas, los hornos microondas están equipados con un mecanismo de bloqueo compuesto por varios interruptores:

• El interruptor primario;
• El interruptor secundario;
• El interruptor de la puerta;
• El interruptor del monitor.

El funcionamiento de la unidad generadora de microondas sólo comenzará cuando los contactos de los interruptores primario y secundario estén cerrados (i.e., cuando la puerta está cerrada).

El propósito del interruptor de la puerta es evitar la activación del relé de control de potencia. Se encuentra principalmente en aparatos con una unidad de control electrónica.

Funciones del microondas

El calentamiento por microondas es una técnica comúnmente utilizada por las personas para calentar alimentos. Sin embargo, este método tiene el potencial de hacer mucho más. Con la ayuda de un microondas, también puedes cocinar kebabs, pollo a la parrilla, asar patatas y mucho más.

Hay que tener en cuenta que la "parrilla" modo requiere una potencia de 1500 vatios, lo que significa que el horno consumirá una cantidad significativa de electricidad. Además, el magnetrón, que genera la radiación, tiene una vida útil limitada.

Por eso, usarla con menos frecuencia puede ayudar a prolongar su vida útil. En la actualidad, es poco frecuente que los particulares sustituyan completamente los fogones tradicionales por microondas.

He aquí una lista de las funciones disponibles en los hornos microondas y sus respectivas finalidades:

• Grill móvil: Esta característica permite al usuario ajustar el ángulo de inclinación. Quienes disfrutan asando pollo a la parrilla suelen elegir hornos con esta capacidad;
• Convección. Calentar alimentos mediante aire caliente. Los fabricantes afirman que esta función está diseñada específicamente para hornear. Sin embargo, tiene un precio elevado, ya que los modelos con esta función suelen ser caros, pesados y voluminosos. Esto se debe a la presencia de un gran ventilador en la parte trasera del aparato que sopla el aire caliente;
• Bio-revestimiento. También denominado revestimiento cerámico, aunque los fabricantes utilizan diferentes nombres. Las ventajas de este tipo de revestimiento incluyen su resistencia, durabilidad e inercia biológica (impide que las bacterias se multipliquen en el interior del microondas, incluso con lavados poco frecuentes). Cuanto más caro es el modelo de microondas, más avanzada es la tecnología de revestimiento utilizada en él.
• Descongelar. El horno funciona al nivel de potencia más bajo necesario para descongelar alimentos.
• Intellowave. Este sistema garantiza un calentamiento uniforme de los alimentos, como un trozo grande de carne. Los sensores incorporados controlan partes específicas de los alimentos, determinan la temperatura de la superficie y ajustan la potencia en consecuencia.
• Suministro de vapor. Una característica adicional que evita que los alimentos se sequen durante el proceso de cocción.
• Ventilación de la cámara de cocción. Útil para evitar la absorción de olores residuales por un plato nuevo.

Estas son las funciones principales, pero constantemente se añaden otras nuevas.

Qué es un magnetrón

El magnetrón del microondas es un componente que produce radiación de alta frecuencia dentro de la cámara de trabajo. Esta radiación interactúa con las moléculas de los alimentos, haciendo que se calienten. Esto elimina la necesidad de fuentes de calor externas.

Como resultado, los microondas no suelen superar una temperatura de +100 grados centígrados. El magnetrón es un componente crucial que puede funcionar mal ocasionalmente. En estos casos, puede sustituirse por uno nuevo, pero debe ser compatible en cuanto a potencia, frecuencia y ubicación de los terminales.

Principio de funcionamiento del magnetrón

convierte
electricidad

radiación electromagnética de alta frecuencia

el movimiento

calienta



genera

microondas

El magnetrón de microondas puede compararse a un diodo de electrovacío, que funciona basándose en el principio de la emisión termoelectrónica. Esto ocurre cuando la superficie del cátodo o emisor se calienta, provocando la expulsión de los electrones activos. Sin embargo, para facilitar este proceso, se aplica una tensión al ánodo.

Como resultado del campo eléctrico generado, los electrodos se ponen en movimiento, siguiendo las líneas de fuerza hacia el ánodo. Cuando un electrón entra en la zona del campo magnético, su trayectoria se altera.

La forma del ánodo del magnetrón es cilíndrica y contiene cavidades. En su interior hay un cátodo con un filamento. En los bordes del ánodo hay imanes anulares que crean un campo magnético. En consecuencia, los electrones no pueden pasar directamente del cátodo al ánodo debido a la presencia de estos imanes.

Su trayectoria se interrumpe e inician un movimiento circular alrededor del cátodo. Los resonadores reciben una parte de su propia energía de los electrones que pasan por ellos (intercambiabilidad). En consecuencia, dentro de la cavidad se genera un campo robusto y de alta frecuencia que se conduce al exterior a través de un bucle de alambre.

El magnetrón entra en funcionamiento cuando se aplica al ánodo una alta tensión de 3000 – 4000 V. Por ello, es necesario conectar el magnetrón a la red eléctrica doméstica mediante un transformador de alta tensión.

Dispositivo magnetrón

El magnetrón es un elemento encargado de generar oscilaciones de alta frecuencia. Existen otros dispositivos que funcionan según un principio similar, como los klystrons y los platinotrones, pero su uso no se ha generalizado.

En 1960, los hornos microondas empezaron a utilizar el magnetrón por primera vez. En la actualidad se utiliza un elemento multiresonador. A continuación se describen los distintos componentes:

• Ánodo. Se trata de un cilindro de cobre compuesto por múltiples sectores. Presenta cavidades resonadoras que generan un sistema circular de oscilaciones.
• Cátodo. Situado en el centro del magnetrón, este cilindro aloja un filamento responsable de la emisión de electrones.
• Anillo magnético. Estos imanes se colocan en los extremos del horno y crean un campo magnético paralelo al magnetrón. Esto hace que los electrones se muevan en la misma dirección.
• Bucle de cable. Situado en el resonador, este bucle está conectado al cátodo y conduce a la antena emisora. Su función es dirigir la radiación de alta frecuencia hacia la guía de ondas, que luego entra en la cámara de trabajo del microondas.

Debido a su sencilla construcción, los magnetrones encuentran aplicaciones no sólo en hornos de microondas, sino también en sistemas de radar.

Conexión del magnetrón

El método de inclusión consiste en rectificar alta tensión en un solo semiperiodo. La salida del transformador funciona por cortocircuito del devanado de salida, con una duración no superior a 5 minutos.

No tiene sentido llevar a reparar un magnetrón dañado – ni siquiera los talleres bien equipados lo hacen. Por eso hay que comprar una pieza nueva.

Cuando retire el magnetrón del microondas, asegúrese de marcar los pines del conector para evitar confusiones durante la reinstalación. Si las clavijas están mal conectadas, el magnetrón no funcionará correctamente.

Cualquiera que tenga conocimientos básicos sobre el uso de un destornillador y el cableado de diodos puede encargarse del proceso de sustitución. No es necesario entender el funcionamiento, el diseño ni la eficiencia del elemento. No siempre es posible encontrar un recambio exacto para el magnetrón.

Sin embargo, basta con una pieza similar. Asegúrese de que la potencia es la misma o superior, y de que el montaje y el conector coinciden.

Independientemente de la empresa que los fabrique, todos los magnetrones son esencialmente el mismo dispositivo, variando únicamente el diseño. Por lo tanto, es importante asegurar un ajuste perfecto entre el análogo y la guía de ondas al sustituir esta pieza.

Gracias a la generalización de la producción de microondas, el microondas se ha convertido en un aparato de cocina sencillo pero muy útil que simplifica enormemente el proceso de cocinar y recalentar los alimentos. Son fáciles de mantener y su diseño no incluye piezas insustituibles, lo que aumenta su fiabilidad. Algunas personas creen que la radiación de microondas es perjudicial, pero esto no es más que un mito.